DE3832015C1

DE3832015C1 - Fibre-reinforced inorganic moulding

Info

Publication number: DE3832015C1
Application number: DE19883832015
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Chem. Dr. 1000 Berlin De Ortlepp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1990-01-11
Anticipated expiration: 2008-09-17

Abstract

The invention relates to an inorganic moulding (shaped body) comprising hydraulic binder and reinforcing fibres, which is used in place of asbestos cement as building component. To the binder mixture are added such halogen compounds of aluminium, of silicon and also oxygen and/or halogen compounds of boron whose solubility and degree of dissociation in water increase with rising temperature. By means of the composition of the invention, use can also be made of fibre materials which are not alkali-resistant per se as reinforcing material for the production of inorganic binder building materials, such as fibre cement (fibrocememt).

Description

Die Erfindung betrifft einen asbestfreien Formkörper aus hy draulischen Bindemitteln und Faserstoffen mit reaktiven oder nichtreaktiven Zusatz- und Füllstoffen sowie ggf. Pigmenten.The invention relates to an asbestos-free molded body made of hy draulic binders and fiber materials with reactive or non-reactive additives and fillers and possibly pigments.

Der Formkörper wird als Ersatzwerkstoff anstelle von Asbest zement im Bauwesen verwendet und weist mit diesem vergleich bare Eigenschaften, wie hohe Biegezugfestigkeit und gute Brandfestigkeit, auf.The molded body is used as a replacement material instead of asbestos cement used in construction and compares with this Properties such as high flexural strength and good Fire resistance, on.

Für seine Herstellung kommen alle bekannten hydraulischen Bin demittel, wie Portlandzement, Tonerdezement, Hochofenzement, Puzzolane, Traß usw., in Betracht. Die Verstärkungsfasern sind natürliche und synthetische Faserstoffe, wie Zellstoff fasern, Polyacrylnitrilfasern, Glas- und Gesteinsfasern.All known hydraulic bin come for its manufacture agents such as Portland cement, alumina cement, blast furnace cement, Pozzolana, trass etc. The reinforcing fibers are natural and synthetic fibers such as cellulose fibers, polyacrylonitrile fibers, glass and rock fibers.

Reaktive Zusatzstoffe sind zum Beispiel pyrogene oder durch chemische Fällung hergestellte Kieselsäuren, Sauerstoffver bindungen des Aluminiums u. a. m., aber auch Kunststoffpolymere, wie Polyvinylacetat, Epoxyde, Acrylnitril.Reactive additives are, for example, pyrogenic or through chemical precipitation produced silicas, oxygen ver bindings of aluminum and a. m., but also plastic polymers, such as polyvinyl acetate, epoxies, acrylonitrile.

Nicht reaktive Füllstoffe sind gemahlenes Glas, Perlit, Bento nit u. a. m., ferner gegebenenfalls zur Einfärbung der Form körper hinzugegebene Pigmente.Non-reactive fillers are ground glass, pearlite, bento nit u. a. m., further optionally for coloring the shape pigments added to the body.

Die Formkörper werden durch Entwässerung der mit Wasserüber schuß angesetzten Rohstoffsuspension, die je nach Verarbei tungsverfahren niedrigen oder hohen Feststoffgehalt haben kann, zum Beispiel im HATSCHEK- oder MAGNANI-Verfahren oder durch Extrudieren hergestellt; sie werden nach dem Abbinden durch Lagern an der Luft oder mit Wasserdampf bei höherem Druck und höherer Temperatur gehärtet. The moldings are covered by dewatering with water shot raw material suspension, depending on the processing have low or high solids content can, for example in the HATSCHEK or MAGNANI process or made by extrusion; they will be after setting by storing in air or with steam at higher Pressure and higher temperature hardened.

Formkörper aus hydraulischen Bindemitteln und Verstärkungs fasern sind seit längerem bekannt und haben als Ersatz für Asbestzement zunehmende Bedeutung im Bauwesen erlangt.Shaped body made of hydraulic binders and reinforcement Fibers have been known for a long time and have been substituted for Asbestos cement is becoming increasingly important in the construction industry.

Diese Werkstoffe können indessen nur mit solchen Fasern her gestellt werden, die in dem alkalischen Bindemittel dauerhafte Beständigkeit haben und nicht nach kurzer Zeit aufgrund chemischer Umsetzreaktionen in Verbindung mit physikalischen Einflüssen, wie zum Beispiel Feuchtigkeits einwirkung, teilweise oder vollständig zerstört werden.However, these materials can only be made with such fibers be put in the alkaline binder have permanent durability and not after a short time due to chemical reaction reactions in connection with physical influences, such as moisture impact, partially or completely destroyed.

Nachteilig ist deshalb, daß sich nachwachsende cellulosische Faserstoffe oder auch Glas- und Gesteinsfasern nicht oder nur dann als Verstärkungsfasern eignen, wenn sie auf beson dere Weise, so zum Beispiel durch alkalibeständige, zumeist mineralische Überzüge vorbehandelt sind. Die Vorbehandlung setzt hohen technischen und wirtschaftlichen Aufwand voraus - besonders auch dann, wenn hierfür wassergefährdende Roh- und Hilfsstoffe verwendet werden, die vor der Ableitung der Pro duktionsabwässer in natürlich Gewässer oder öffentliche Abwasserkanäle entfernt werden müssen. Häufig werden hier durch also die sonst vom Asbestzement bekannten gesundheit lichen und ökologischen Probleme in andere Bereiche verlagert.It is therefore disadvantageous that renewable cellulosic Fibers or glass and rock fibers not or only suitable as reinforcing fibers if they are special in most cases, for example through alkali-resistant mineral coatings are pretreated. The pretreatment requires high technical and economic effort - especially when raw and water-polluting Auxiliaries are used before the derivation of the Pro production wastewater in natural water or public Sewers need to be removed. Frequently here through the health otherwise known from asbestos cement and ecological problems are shifted to other areas.

Dies gilt auch, wenn - statt vorbehandelter cellulosischer - synthetische organische Fasern, wie Polyacrylnitril-, Poly amid-, Polpropylen- und ähnliche Fasern mit großer Alkalibe ständigkeit, benutzt werden, mit denen - gegebenenfalls in Mischung mit cellulosischen Fasern - zur Zeit faserverstärkte hydraulische Bindemittelwerkstoffe ausschließlich hergestellt werden. This also applies if - instead of pretreated cellulosic - synthetic organic fibers, such as polyacrylonitrile, poly amide, polypropylene and similar fibers with large alkali consistency, with which - if necessary in Mixture with cellulosic fibers - currently fiber-reinforced hydraulic binder materials exclusively manufactured will.

Es ist seit langem bekannt, daß Cellulose bzw. Zellstoff auch durch Erdalkalilaugen, wie Kalkwasser o. dgl. zerstört wird (s. u. a. Schwalbe, Carl G., Die Chemie der Cellulose, Verlag der Gebrüder Bornträger, Berlin 1911, Seite 54 ff.). Demzufolge verlieren auch hiermit als Verstärkungsmaterial ausgerüstete, vor allem dampfgehärtete hydraulische Bindemittelwerkstoffe alsbald ihre Festigkeit.It has long been known that cellulose or cellulose too by alkaline earth eyes such as lime water or the like is destroyed (See, inter alia, Schwalbe, Carl G., Die Chemie der Cellulose, Verlag der Gebrüder Bornträger, Berlin 1911, page 54 ff.). As a result also lose hereby equipped as reinforcing material, especially steam-hardened hydraulic binder materials soon their firmness.

Durch Verwendung besonders vorbehandelter, beispielsweise mit alkalifesten Überzügen versehener Faserstoffe oder durch Ver minderung der Bindemittelalkalität hat man versucht, diesen Nachteil zu vermeidnen. So läßt sich, entsprechend einem Vor schlag in DE-OS 20 08 247, die Bindemittelalkalität durch Begasung mit Kohlendioxid verringern.By using specially pretreated, for example with alkali-resistant coatings of provided fibers or by Ver attempts have been made to reduce the binder alkalinity Avoid disadvantage. So, according to a pre strike through in DE-OS 20 08 247, the binder alkalinity Reduce fumigation with carbon dioxide.

Auch kann durch Zusatz amorpher, feinstteiliger Kieselsäure zum Bindemittel (US-Patente 40 90 884, 31 47 127 sowie DE-OS 34 06 895), nach neuerem Vorschlag - in Verbindung mit Mine ralsäurezusatz (DE-OS 36 41 370) unter Einstellung bestimmter Pufferkapazitäten der Bindemittelmischung, die Alkalität des hydraulischen Bindemittels positiv beeinflußt werden.Also, by adding amorphous, very finely divided silica for the binder (US Patents 40 90 884, 31 47 127 and DE-OS 34 06 895), according to a new proposal - in connection with mine added ralsäure (DE-OS 36 41 370) with the setting of certain Buffer capacities of the binder mixture, the alkalinity of the hydraulic binder can be positively influenced.

Außer wirtschaftlichen haben die bekannten Vorschläge beson ders auch technische Nachteile, da sie die Herstellung faser verstärkter Zementprodukte nach dem sogenannten Hatschek- und ähnlichen Verfahren, bei denen eine Faserbindemittelsuspen sion an Rund- oder Langsieben entwässert wird, nicht ermög lichen. Denn feinstteilige Bindemittel bzw. Bindemittelzu sätze verursachen hier Filtrationsstörungen und vermindern daher die Produktivität, ferner treten erhebliche Rohstoffver luste und zugleich höhere Abwasserbelastungen auf.In addition to economic, the known proposals have particular ders also technical disadvantages, since they are fiber reinforced cement products according to the so-called Hatschek and similar procedures in which a fiber binder suspension sion on rotary or long sieves is not possible lichen. Because very fine binders or binders Rates cause filtration problems and reduce them hence the productivity, furthermore considerable raw material sales occur and at the same time higher wastewater pollution.

Der nach DE-OS 36 41 370 vorgeschlagene Mineralsäurezusatz erfordert besonders korrosionsfeste Ausrüstungen der Produk tionsanlagen und beeinflußt auch das Abbinde- und Festigkeits verhalten des hydraulischen Bindemittels nachteilig (siehe hierzu u. a. Grün, R., Der Zement - Herstellung, Eigenschaften und Verwendung, Springer-Verlag, Berlin (1927), Seite 142 ff.).The mineral acid additive proposed according to DE-OS 36 41 370 requires particularly corrosion-resistant equipment of the product tion systems and also influences the setting and strength behavior of the hydraulic binder disadvantageous (see for this u. a. Grün, R., The cement - manufacture, properties and use, Springer-Verlag, Berlin (1927), page 142 ff.).

Insgesamt betrachtet, gibt also der bisher bekannte Stand der Technik keinen Hinweis auf eine unter wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten ausreichend geeignete Lösung, in alkalischem Medium unbeständige Faserstoffe, wie Zellstoff- und Glasfasern, als Verstärkungsmaterial für hydraulische Bindemittelbaustoffe zu verwenden.Viewed as a whole, the status known to date gives the technology does not indicate an under economic adequate technical solution, fibrous materials that are unstable in an alkaline medium, such as and glass fibers, as a reinforcement material for hydraulic To use binder building materials.

Überraschend hat sich nun gezeigt, daß nach den Kennzeichen und Merkmalen der Patentansprüche hergestellte Baustoff mischungen die genannten Nachteile nicht haben und mit ihnen faserverstärkte Baustoffe - in gleicher einfacher Weise wie Asbestzement - nach dem Hatschek- oder einem ähnlichen Ver fahren erzeugt werden können.Surprisingly, it has now been shown that after the license plate and features of the claims manufactured building material mixtures do not have the disadvantages mentioned and with them fiber-reinforced building materials - in the same simple way as Asbestos cement - according to the Hatschek or a similar ver driving can be generated.

Die erfindungsgemäßen Zusatzstoffe, wie Kryolith und Sassolin, sind aus natürlichem Vorkommen leicht und billig verfügbar und fallen zum Teil auch aus anderen technologischen Prozessen, wie der Erzverhüttung usw., als sonst nicht anders verwertbare Abfallstoffe an.The additives according to the invention, such as cryolite and sassolin, are easily and cheaply available from natural sources and partly fall out of other technological processes, like ore smelting, etc., as otherwise not usable otherwise Waste.

Die Rohstoffe bedürfen keiner besonderen Aufbereitung, vor nicht einer energieintensiven Feinmahlung, sondern können in relativ grobdisperer Form, dem üblichen Bindemittelmahl grad entsprechend, als Zuschlagstoff verwendet werden, so daß die damit hergestellte Bindemittelmischung hervorragendes Entwässerungsverhalten bei Filtrationsprozessen im Hatschek- Verfahren o. dgl. hat.The raw materials do not require any special preparation not an energy-intensive fine grinding, but can in a relatively coarsely dispersed form, the usual binder meal degrees accordingly, used as aggregate, so that the binder mixture produced with it excellent Drainage behavior in filtration processes in the Hatschek Method or the like.

Die mit den Zusätzen hergestellten Baustoffe weisen zudem be sonders hohe Festigkeit und - verwendet man Ammonium-Sauer stoffverbindungen des Bors und des Phosphors - auch hervor ragende Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Einflüssen, so zum Beispiel im Brandfall auf und verhalten sich gegenüber atmosphärischen Einflüssen inert; so treten bei Bewitterung keine Ausblühungen auf, die sonst nur durch zusätzliche Be handlung der Baustoffe (s. u. . Probst, Handbuch der Beton steinindustrie. 1962, Seite 96-97) vermieden werden können.The building materials made with the additives also prove particularly high strength and - one uses ammonium acid Compounds of boron and phosphorus - also emerging excellent resistance to thermal influences, for example, in the event of a fire and behave towards one another atmospheric influences inert; so occur with weathering no efflorescence that would otherwise only be caused by additional loading handling of building materials (see u. Probst, handbook of concrete stone industry. 1962, pages 96-97) can be avoided.

Da erfindungsgemäß Zusätze mit bei steigender Temperatur wachsender Löslichkeit und Dissoziation verwendet werden und sich deshalb der pH-Wert der Bindemittelmischung, also deren Alkalität, während des Abbindens und Erhärtens, besonders aber auch bei der Dampfhärtung von hydraulischen Bindemitteln, ste tig verringert, tritt eine Zerstörung an sich nicht alkalibe ständiger Faserstoffe hierbei nicht auf.Since additives according to the invention with increasing temperature increasing solubility and dissociation can be used and therefore the pH value of the binder mixture, i.e. its Alkalinity, during setting and hardening, but especially also in the steam hardening of hydraulic binders, ste reduced, destruction does not occur in itself permanent fibers do not arise.

Dieser positive Effekt kann durch kombinierte Verwendung von Borsauerstoffverbindungen und Glycerin, wenn und soweit auf grund besonderer Fasereigenschaften notwendig, noch gesteigert werden, ohne daß dadurch das Abbinde- und Erhärtungsverhalten des Baustoffes und dessen mechanische Eigenschaften nach teilig beeinflußt werden.This positive effect can be achieved through the combined use of Boron oxygen compounds and glycerin, if and so far necessary due to special fiber properties, even increased become, without thereby the setting and hardening behavior of the building material and its mechanical properties be influenced in part.

Von den zahlreichen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung sollen nachstehend einige Beispiele gegeben werden.Of the numerous possible embodiments of the invention some examples are given below.

example 1

In einem Stofflöser werden ca. 3000 Gewichtsteile (GT) Wasser vorgelegt und ca. 110 GT Zellstoffasern, wie Sisal- oder Hanffasern, hinzugegeben. Die Suspension wird 20 bis 40 Minuten bei 600 bis 1000 U/min gerührt und anschließend in einem Mischbehälter mit ca. 1100 GT Zement und 0 bis 100 Gewichtsteilen gemahlenen Kryolith vermischt.Approx. 3000 parts by weight (GT) are Water and about 110 GT pulp fibers, such as sisal or hemp fibers added. The suspension is 20 to Stirred at 600 to 1000 rpm for 40 minutes and then in a mixing container with approx. 1100 GT cement and 0 to 100 parts by weight of ground cryolite mixed.

Die Faser-Bindemittel-Mischung wird über eine Stoffauflauf vorrichtung auf einen Endlosfilz gegeben, dort entwässert und das Vlies um eine Stahlwalze gewickelt, bis die not wendige Materialdicke erreicht ist. Das hiervon abge nommene, noch nicht abgebundene Zwischenprodukt wird an der Luft unter normalen atmosphärischen Bedingungen gehärtet.The fiber-binder mixture is fed through a headbox device placed on an endless felt, dewatered there and wrapped the fleece around a steel roller until the need agile material thickness is reached. Abge this intermediate that is not yet set in the air under normal atmospheric conditions hardened.

Example 2

Wie Beispiel 1, jedoch wird an Stelle von Zement als Binde mittel eine Mischung von 800 GT Quarzmehl und 100 bis 300 GT Kalkhydrat unter Zusatz von 0 bis 120 Teilen gemahlenem Kryolith, Borax oder Borsäure verwendet. Das Zwischen produkt wird bei ca. 6 bar mit Wasserdampf gehärtet. Like example 1, but instead of cement as a bandage medium a mixture of 800 GT quartz flour and 100 to 300 GT Hydrated lime with the addition of 0 to 120 parts of ground Cryolite, borax or boric acid are used. The in between product is hardened with steam at approx. 6 bar.

Example 3

Wie Beispiel 2, jedoch unter Zusatz von bis zu 20 GT Glycerin zu der Mischung.As example 2, but with the addition of up to 20 GT Glycerin to the mixture.

Claims

1. Inorganic molded body from hydraulic binders, reinforcing fibers, reactive and non-reactive additives and optionally fillers and pigments, characterized in that such halogen compounds of aluminum, silicon and / or halogen and / or oxygen compounds of boron are added as ammonium or alkali salts are, the solubility and degree of dissociation increase with increasing temperature.

2. Shaped body according to claim 1, characterized records that mineral powder from cryolite, Sassolin and fluorspar or mixtures made therefrom as additives be used.

3. Shaped body according to claims 1 to 2, characterized ge indicates that the binder mixture glycerin is added.